反应原理综合题测试-高考化学二轮复习练习

2222题型2反应原理综合题1．反应热的计算。2．化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断。3．转化率及平衡常数的相关计算。4．信息图象题的综合分析。测试时间45分钟1.(2019•河南八市测评)乙二醛(0HC—CH0)是纺织工业常用的一种有机原料，其工业生产方法主要是乙二醇(H0CH2CH20H)气相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法，请回答下列相关问题。乙二醇气相催化氧化法。乙二醇气相催化氧化的反应为：I.HOCHCHOH(g)+O(g)^OHC—CHO(g)+2HO(g)AH已知II.OHC—CHO(g)+2HHOCHCHOH(g)AHIII.H2(g)+|o2(g)-"H2O(g)AH3则aH3=(用AH「AH2表示)，相同温度下，若反应I、II、III平衡常数分别为K「兀、兀则K戸(用兀、兀表示)。当原料气中氧气和乙二醇的物质的量之比为1.35时，乙二醛和副产物CO2的产率与反应温度的关系如下图所示，反应温度超过495°C应温度的关系如下图所示，反应温度超过495°C时，CO2产率升高的主要原因可能是。15()4304504九490510530•乙二朋吋：5在恒容绝热容器中发生反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)丁=OHC—CHO(g)+2H2O(g)(不考虑副反应)，一定能说明反应达到平衡状态的是(填序号)。氧气浓度保持不变气体总物质的量保持不变平衡常数保持不变氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变乙醛液相硝酸氧化法。乙醛液相硝酸氧化法是在催化剂的作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，该法与乙二醇气相催化氧化法相比明显的缺点是。（任写一条）（3）乙二醛电解氧化制备乙醛酸（OHC—COOH）的生产装置如下图所示，通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸，请写出该反应的化学方程式：2解析：⑴根据盖斯定律，按照|x（I+n）处理得H2（g）+2o2（g）尸』Xo（g）,则AH3AH+AHK2=一舄一；同理，根据盖斯定律，AH=2AH—AH，贝K=疋；②根据图示可知，主反1321K2应HOCH2CH2OH（g）+O2（g）i、OHC—CHO（g）+2屯0@）为放热反应，升高温度平衡逆向移动；温度超过495€时，乙二醇大量转化为二氧化碳等副产物，同时乙二醛也可被氧化为C02，使乙二醛产率降低；③氧气浓度保持不变，则反应体系中各种物质的浓度保持不变，说明反应达到平衡状态，A项正确；该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，当气体总物质的量保持不变时，说明反应达到平衡状态，B项正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数始终保持不变，在恒容绝热容器中发生反应，说明反应中的能量不再变化，说明反应达到平衡状态，C项正确；氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变，不能说明反应达到平衡状态，D项错误。（2）在催化剂作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被还原为NO,反应方程式催化剂为3CHCHO+4HNO——>3OHC—CHO+4NOI+5HO，因此存在比较明显的缺点是生成的NO会32污染空气，硝酸会腐蚀设备等。（3）乙二醛电解氧化制备乙醛酸（OHC—COOH）,通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸，氯气被还原生成氯化氢，反应的化学方程式为2OHC—CHO+Cl+HO—2HC1+0HC—C00H。22AH＋AHK2答案：⑴①一巧一1K3②温度过高乙二醇（或乙二醛）被大量氧化为CO2③ABC2（2）会产生NO等有毒气体、产生的酸性废水容易腐蚀设备（其他答案合理即可）（3）OHC—CHO+Cl+HO—2HC1+0HC—C00H

(2019•南昌一模)乙酸是生物油的主要成分之一，乙酸制氢具有重要意义。热裂解反应：CH3C00H(g)一2C0(g)+2H2(g)AH=+2l3.7kj・mol-i脱酸基反应：CHCOOH(g)一CH(g)+CO(g)AH=—33.5kj・mol-i342请写出CO与H甲烷化的热化学方程式。2在密闭容器中，利用乙酸制氢，选择的压强为(填“较大”或“常压”)其中温度与气体产率的关系如图：舎#舎#•蛊严约650°C之前，脱酸基反应活化能低速率大，故氢气产率低于甲烷；650°C之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率增大，同时。保持其他条件不变，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降,请用化学方程式表示：若利用合适的催化剂控制其他的副反应，温度为TK时达到平衡，总压强为pkPa，热裂解反应消耗乙酸20%，脱酸基反应消耗乙酸60%，乙酸体积分数为(计算结果保留l位小数)；脱酸基反应的平衡常数K为kPa(K为以分压表示的平衡常数，pP计算结果保留1位小数)。解析：(1)由盖斯定律计算：①热裂解反应CH3COOH(g)―-2CO(g)+2H2(g)AH=+213.7kj・mol-i，②脱酸基反应CHCOOH(g)一CH(g)+CO(g)AH=—33.5kj・mol-i，342②一①得:CO与H2甲烷化的热化学方程式2CO(g)+2H2(g)—CH4(g)+CO2(g)AH=—247.2kj・mol-1。⑵在密闭容器中，利用乙酸制氢，CHgOOH(g)—2CO(g)+2H2(g)，反应为气体体积增大的反应，选择的压强为常压。①热裂解反应CH3COOH(g)—2CO(g)+2H2(g)是吸热反应，热裂解反应正向移动，脱酸基反应CHCOOH(g)—CH(g)+CO(g)是放热反应，而脱酸342基反应逆向移动。650C之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高后，热裂解反应速率加快，同时①热裂解反应正向移动，而脱酸基反应逆向移动，故氢气产率高于甲烷。②CO能与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，CO(g)+H2O(g)===^(g)+CO2(g)。(3)热裂解反应CHCOOH(g)一2CO(g)+2H(g)AH=+213.7kj・mol-10.20.40.40.20.40.4脱酸基反应CHCOOH(g)一CH(g)+CO(g)AH=—33.5kj・mol-i3420．60.60.60.2乙酸体积分数为(o.4+o.4+o.6+o.6+o.2)口00%=9.1%0.6p0.6pp(CH)・p(CO)42p(CH)・p(CO)42p(CHCOOH)8p。0.2p2.2答案：(1)2CO(g)+2H2(g)—CH4(g)+CO2(g)AH=—247.2kj・mol-i常压①热裂解反应正向移动，而脱酸基反应逆向移动，故氢气产率高于甲烷②CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)9.1%1.8p以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。以甲醇为原料制取高纯h2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应：主反应：CH3OH(g)+H2O(g)===CC)(g)+3H2(g)AH=+49kj・mol-i副反应：H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)AH=+41kj・mol-i①甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到h2和CO,则该反应的热化学方程式为,既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是n(HO)分析适当增大水醇比n(CfoH)对甲醇水蒸气重整制氢的好处是。3某温度下，将n(H2O):n(CH3OH)=1:1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为Pi，反应达平衡时总压强为p,则平衡时甲醇的转化率为(忽略副反应)。2工业上用CH与水蒸气在一定条件下制取H,原理为：CH(g)+HO(g)・'CO(g)4242＋3H2(g)AH=+203kJ・mol-1①该反应逆反应速率表达式为：v》=k・c(CO)・C3(H),k为速率常数，在某温度下测逆2得实验数据如表：CO浓度/H浓度/2逆反应速率/(mol・L-1)(mol・L-1)(mol・L-1・min-1)0.05c14.8c2c119.2c20.15&1由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数k为L3・mol-3・min-i。②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol的CH和水蒸气，在一定条件下4发生上述反应，测得平衡时屯的体积分数与温度及压强的关系如图所示:则压强pip2(填“大于”或“小于”)；N点v正M点v逆(填“大于”或“小于”)；求Q点对应温度正逆下该反应的平衡常数K=。平衡后再向容器中加入1molCH和1molCO,平衡4移动(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不”)。解析：⑴①已知：①CH3OH(g)+H2O(g)W兰C02(g)+3屯(g)AH=+49kj・mol-i,®H2(g)+CO2(gh^CO(g)+H2O(g)AH=+41kj・mol-1，根据盖斯定律，反应可由①+②整理可得，CH3OH(g^^^CO(g)+2H2(g)AH=AHi+AH2=+90kj・mol-i；该反应为吸热反应，升高温度既能增大化学反应速率同时可以促使反应正向进行，提高ch3oh平衡转化率，而增大压强能增大化学反应速率，但对正反应不利，所以既能增大反应速率又能提高ch3oh平衡转化率的一种措施是升高温度；②适当增大水醇比［n(H20)：n(CH30H)］，可视为增大屯0的量，能使ch3oh转化率增大，生成更多的h2，抑制转化为CO的反应的进行，所以适当增大水醇比［n(H20):n(CH30H)］对甲醇水蒸气重整制氢的好处为：提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成；③主反应为：CHOH(g)+HO(gA^CO(g)+3H(g)，n(H0):n(CH0H)=1:1的TOC\o"1-5"\h\z322223原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p,反应达到平衡时总压强为p,12CH3OH(g)+H2O(g)^^CO2(g)+3H2(g)初始压强0.5p10.5p1转化压强ppp3p平衡压强0.5p-p0.5p-pp3p11p-p所以可得p=(0.5p-p)+(0.5p-p)+p+3p=p+2p，故p=221，则平衡时甲醇的21112

P2—P]转化率为a=0_5PXlOO%=J5^XlOO%=(p2—l)XlOO%°(2)①根据v逆=k・c(CO)・C3(H),0.5p0.5pp逆2489619281由表中数据，C3=0T05k="kmo13・L—3'则C2=_kCr=0-2(mH，所以k=0.2X0.153=11.2X104山・mol-3・min-i)；②反应为气体分子数增多的反应，随着反应的进行，体系压强增大，增大压强不利于反应正向进行，所以压强p大于p；M、N都处于平衡状态，该点的正12反应速率等于逆反应速率。由于温度：M〉N,压强：M〉N,升高温度或增大压强都会使化学反应速率加快，因此N点v正〈M点v逆;正逆起始/molCH(g)+HO(g)—42—O(g)+3H2(g)3300转化/mol—x—xx3x平衡/mol3—x3—xx3x所以可得-(3—x)+3x(3—x)+x+3x=60%,解得x=2,所以平衡时c(CH)4(3—2)mol11/、2mol・L-1,c(H)=2mol・L-2mol・L-1,C(H2O)=3mol・L-1，c(CO)=33L=32c(C0)・Cc(C0)・C3(H)则化学平衡吊数为=c(CH)・c(hO)423X3=—=48mol2/L2；3X3…、2/、门c(CO)・C3(H)molCH和1molCO，则c(CH)=mol・L-i,c(C0)=1mol・L-i,Qc=2?443c(CH)・c(HO)421X23211X2321〈K,所以化学平衡正向移动直至达到化学平衡。3X3答案：⑴①CH30H(g)^^C0(g)+2H2(g)AH=+90kj・mol-1升咼温度②提咼甲醇的利用率、有利于抑制CO的生成或抑制副反应发生③岸-1)x100%1(2)1.2X104②大于小于48mol2/L2正反应方向(2019•韶关调研)甲醇是一种可再生能源，由CO制备甲醇的过程可能涉及的反应如2下：反应I：CO(g)+3H(g^^^CHOH(g)+HO(g)AH=—49.58kj・mol—1反应II：CO2(g)+H2(ghkCO(g)+H2O(g)AH2反应III：CO(g)+2H2(g)、’CH3OH(g)AH3=—90.77kj・mol—1回答下列问题：

反应II的AH=，若反应I、II、III平衡常数分别为K、K、K,则K21232=(用K、K表示)。13反应III自发进行条件是(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”)。在一定条件下2L恒容密闭容器中充入3mol耳和1.5molCC),仅发生反应I,实验测得不同反应温度与体系中cc2的平衡转化率的关系，如下表所示。温度(C)500TCO?的平衡转化率60%40%T500°C(填“〉”“〈”或“=”)。温度为500C时，该反应10min时达到平衡。用屯表示该反应的反应速率v(H)=;该温度下，反应I的平衡常数K=L2/mol2。由CO制备甲醇还需要氢气。工业上用电解法制取NaFeO，同时获得氢气：Fe+2H02242通电+2OH-=====^eO2-+3Hf,工作原理如图所示。电解一段时间后，c(OH-)降低的区域在42(填“阴极室”或“阳极室”);该室发生的电极反应式为：(填“阴极室”或“阳极室”);该室发生的电极反应式为：解析：(1)由题所给的反应依据盖斯定律可得:II=I—III,AH2=AHi-AH3=-49.58kJ・mol-i+90.77kJ・mol-1=+41.19kj・Kmol-1,/r/